高速铁路设备系列介绍之十一——铁路的车轮

高速铁路设备系列介绍之十一——铁路的车轮：

随着我国高速铁路的飞速发展。高速车轮作为高速列车的重要零部件，把车辆承受的载荷传递到钢轨，在机车制动时，它又承受闸瓦的

作用，因而车轮在复杂应力的状态下工作。因此其使用质量直接关系着列车的运行安全和旅客生命财产的安全。

为方便认识车轮结构，我想先从一般人们所常见的车轮——汽车车轮开始介绍，汽车车轮俗称轮胎，车轮周围边缘的部分俗称轮圈，是车轮周边安装轮胎的部件。从技术角度分析，这固定安装轮胎的部件位置叫轮辋。连接车轮和车轴并负责轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件叫轮毂。连接、支撑轮辋和轮毂的部分叫轮辐。如从单纯的车轮结构看，铁路机车车辆就是不安装轮胎的汽车车轮，主要也由轮毂、轮辐和轮辋三部分组成,习惯上将轮毂和轮辐合在一起称为轮芯,将轮辋

部分也称为轮箍。铁路车轮按轮箍与轮芯是否为一个整体,可分为整

体车轮和分体车轮。传统铁路常用的是分体车轮,其轮芯部分为铸钢件,轮箍部分为硬度大、耐磨损的优质钢轧件,轮箍用热套装法装在轮

芯上,并采用孔小轴大的过盈配合，才能达到需要相互配合的两零件牢固连接。

按制造工艺分为轧制车轮和铸造车轮。由钢坯轧制的整体辗制车轮在综合性能、高低倍组织、力学性能、金属利用率和使用寿命方面均优于铸造车轮。铁路用辗钢整体车轮是优质碳素钢和低合金钢经辗轧制成的特殊型钢。整体车轮为辗钢件,是发展的趋势,辗钢车轮是客车的

重要组成部分，车轮在钢轨上滚动运行，并承受着车辆的全部载荷。为了减少车轮的磨损,延长车轮的寿命,就要充分考虑车轮材质。随着

列车的提速,在高速行驶时出现的各种影响安全性的问题(如车轮踏

面的剥离、车轮的裂损等)尚未得到解决,传统车轮材料已经越来越不能满足要求。为满足列车高速行驶的安全性、可靠性需求，车轮材料要有高强度、高硬度和良好的耐磨和耐热性能。目前世界各国使用的车轮以高、中碳钢为主，但随着铁路运输的发展，车速不断提高，对车轮性能的要求越来越高，特别对客车车轮的安全、可靠性的要求更为严格。碳钢轮的某些性能已不能完全满足高速、重载的要求，因此各国都在探索研究合金钢或微合金钢车轮以满足运输事业发展的

需要。

我们知道汽车轮辋，靠轮胎在与地面接触的。而在铁路机车车辆车轮轮辋中与钢轨的接触部分，简称踏面。踏面与钢轨内侧接触的凸出部分称为轮缘，轮缘的作用是防止车轮脱轨，车轮通过曲线时，轮缘与外轨内侧面接触，引导机车在曲线上运行。所以，合理的车轮尤其踏面外形成形工艺流程对确保车轮内在质量,形状尺寸和外观精度对机

车的运行性能有很大的影响，设计必须合理。踏面必须具有斜度，我国机车车辆车轮外形为锥形踏面的。并左右两轮装在车轴上成为轮对，两轮缘内侧距离为1353mm，在轮对组装时必须严格检查该尺寸，此距离决定了轮缘与钢轨的间隙踏面外形对机车的运行性能有很大的

影响，设计也必须合理。

令人欣慰的，是2011年10月22日上午，国家科技部高技术研究发展中心组织的国家“863”课题“高速动车组用车轮的研究与开发”验收会在马钢召开。完成了高速动车组用车轮钢质、车轮热成型和热处理工艺优化、车轮使用性能、检测技术、批量生产技术及相关技术规范的研究。突破了冶金质量控制、细晶强韧化等关键技术，优化了车轮冶炼、轧制和热处理工艺技术参数，设计出了适合我国铁路路况的车轮踏面外型，车轮综合性能达到和优于欧洲进口车轮实物水平。并成功地进行了小批量认证用车轮的试生产，具备了年产5万件高速列车车轮的生产能力。研究成果已推广运用于国内大功率机车车轮以及出口欧洲的系列车轮新品中。

由此表明，我国高速铁路设备系列之一——铁路的车轮也在高速成长中。